《2025年星推荐涂教材九年级物理下册人教版》

例2(2023.荆州中考)课后服务社团活动中，“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V(正常发光时电阻约为12Ω)。
(1)为能顺利完成该实验，下列不同规格的滑动变阻器应选用________(选填字母)。
A.“10Ω　0.5A"的滑动变阻器
B.“20Ω　2A"的滑动变阻器
C.“5Ω　1A,"的滑动变阻器
(2)电路连接完成后，闭合开关，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，小灯泡不亮。那么出现该故障的原因是____________。
(3)故障排除后重新连接电路，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向________(选填“左”或“右”)端移动。
(4)通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为________W。
(5)实验结束后，某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为18V，定值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下：
①开关S、S₁闭合，S₂断开，调节滑动变阻器R'的滑片，使小灯泡正常发光。
②保持滑片位置不动，开关S、S₂闭合，S₁断开，此时电压表的示数为8V。
③再将滑动变阻器的滑片移至最右端，此时电压表的示数为14V。
④小灯泡的额定功率$P_{额}=$________W。

答案：
(1)B
(2)小灯泡断路
(3)左
(4)0.5
(5)1.8
解析:
(1)已知小灯泡额定电压为2.5 V,正常发光时电阻约为12 Ω,则小灯泡正常发光时的电流约为:I' = $\frac{U_{L}}{R}$ = $\frac{2.5 V}{12 \Omega}$ = $\frac{5}{24}$ A,根据串联电路电压规律及欧姆定律可知,此时滑动变阻器接入电路的阻值为:R滑 = $\frac{U - U_{L}}{I'}$ = $\frac{6 V - 2.5 V}{\frac{5}{24} A}$ = 16.8 Ω＞10 Ω,所以应选用“20 Ω 2 A”的滑动变阻器,故选B。
(2)电路连接完成后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,说明电路可能断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即出现该故障的原因是小灯泡断路。
(3)故障排除后重新连接电路,闭合开关,移动滑片,电压表的示数如题图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1 V,其示数为2.2 V,小于小灯泡额定电压2.5 V,为了测量小灯泡的额定功率,应增大小灯泡两端电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑动变阻器的滑片向左端移动。
(4)由题图丙可知,当小灯泡两端电压为2.5 V时,通过小灯泡的额定电流为0.2 A,则小灯泡的额定功率为:PL = ULIL = 2.5 V×0.2 A = 0.5 W。
(5)实验步骤:①开关S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片左边的电阻与小灯泡串联,电压表测滑动变阻器的电压,要使小灯泡正常发光,则小灯泡两端的电压为6 V,根据串联电路电压的规律可得:U滑 = U - U额 = 18 V - 6 V = 12 V,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为12 V,则小灯泡正常发光;②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,滑动变阻器的全部电阻R'与定值电阻R串联,电压表测量滑动变阻器滑片左边电阻两端的电压,此时电压表示数为U左 = 8 V;③由于滑动变阻器的全部电阻连入电路,为了间接测出定值电阻R两端的电压,所以需要测出滑动变阻器两端的电压,故再将滑动变阻器的滑片移至最右端,此时电压表示数为滑动变阻器两端的电压,即U' = 14 V;④在步骤②中,滑动变阻器的全部电阻R'与定值电阻R串联,根据串联电路电压的规律可得,R两端的电压为:UR = U - U' = 18 V - 14 V = 4 V,由分压原理可得:$\frac{U_{R}}{U_{左}}$ = $\frac{R}{R_{左}}$,所以滑动变阻器滑片左边电阻的阻值:R左 = $\frac{U_{左}}{U_{R}}$·R = $\frac{8 V}{4 V}$×20 Ω = 40 Ω,故在步骤①中,小灯泡的额定电流为:I额 = $\frac{U_{滑}}{R_{左}}$ = $\frac{12 V}{40 \Omega}$ = 0.3 A,则小灯泡的额定功率:P额 = U额I额 = 6 V×0.3 A = 1.8 W。